Question

【题目】下列是某研究性学习小组对某无色水样成分的检测过程，已知该水样中只可能含有K+ 、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Ag+、Ca2+、CO32-、SO42-、Cl-中的若干种离子，该小组同学取了100ml水样进行实验：向水样中先滴加硝酸钡溶液，再滴加1mol·L-1硝酸，实验过程中沉淀质量与所加试剂量的关系变化如下图所示：

（1）观察知该水样中一定不含有的阳离子是 ________

（2）水样中一定含有的阴离子是________ 其相应的物质的量比为________

（3）试根据实验结果推测K+是否存在_______（填“是”或“否”）若存在，其物质的量浓度的范围是_________ mol·L-1（若不存在，则不必回答）

（4）设计简单实验验证原水样中可能存在的离子 _____________________________________________________（写出实验步骤、现象和结论）

Answer 1

【答案】 Fe3+、Cu2+ SO42- 、CO32- 1:2. 是 ≥0.6 取少量水样于试管中，加入过量的硝酸钡溶液和稀硝酸（或先加硝酸酸化再加过量的硝酸钡溶液），待沉淀完全后，向上层清液中滴加硝酸银溶液，（或过滤，取滤液加硝酸银溶液）若产生白色沉淀，则原水样中含Cl-，反之无Cl-。

【解析】该水样为无色溶液，水样Fe3+、Cu2+不存在，依据图象分析加入硝酸钡溶液生成沉淀，加入稀硝酸，沉淀部分溶解证明水样中一定含有SO42-，CO32-，又因为Al3+与CO32-发生双水解，CO32-与Ag+、Ca2+、Mg2+发生反应生成沉淀不能大量存在，所以Al3+、Ag+、Ca2+、Mg2+不存在；n（SO42-）==0.01mol，n（CO32-）=n（BaCO3）==0.02mol；n（SO42-）∶n（CO32-）=1∶2；原溶液中可能含有Cl-，依据电解质溶液中电荷守恒，阳离子K+一定存在；根据电荷守恒得到：0.01mol×2+0.02mol×2+n（Cl-）=n（K+）推知n（K+）≥0.06mol，则c（K+）≥0.06mol/L；

（1）由分析可知，观察知该水样为无色溶液，而含有Fe3+的溶液为棕黄色、Cu2+的溶液为蓝色，则一定不含有的阳离子是Fe3+、Cu2+；

（2）水样中一定含有的阴离子是SO42-，CO32-；其物质的量浓度之比为1：2；

（3）依据电解质溶液中电荷守恒，阳离子K+一定存在，由分析可知，K+物质的量浓度的范围是≥0.06mol/L；

（4）可能存在的离子是Cl-，验验证原水样中可能存在的离子的实验设计为：取少量水样与试管中，向试管中加入过量的硝酸钡溶液和稀硝酸，待沉淀完全和无气体生成后，向上层清液中滴加适量的硝酸银溶液，若生成白色沉淀，则原水样中 含有Cl-，若无白色沉淀生成，证明无Cl-存在。